Динамика численности популяций

Эти группы особей в пределах одного вида получили название популяции.

Популяция - элементарная группировка особей одного вида, занимающая определенную территорию и обладающая всеми необходимыми условиями для поддержания своей стабильности длительное время в меняющихся условиях среды.

Это - определение  С.С. Шварца, не трудно заметить, что  он определял популяцию с эвлоюционно-экологических позиций. В то же время есть не мало определений понятия "популяция" с точки зрения генетики, экологии. Нам будет удобнее использовать определение Николая Федеровича Реймерса:

Популяция - это совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство, с относительно однородными условиями обитания.

Динамика численность  популяции и ее структура (возрастной, половой состав) являются ее важнейшими характеристиками. Знание типа роста  популяции и ее структуры, как  мы увидем ниже, имеет важное экологическое значение. Кроме того, динамика численности популяции является излюбленным объектом для создания разнообразных математических моделей.

Численность популяции  обычно обозначают заглавной N. Отношение  прироста N к единице времени dN/dt выражает мгновенную скорость изменения численности популяции, то есть изменение численности в момент времени t.

Не трудно догадаться, что прирост популяции будет  зависеть от двух факторов - рождаемости  и смертности. Разумеется, при условии  отсутствия эмиграции и иммиграции (такая популяция называется изолированной). Разность рождаемости b и смертности d и представляет собой коэффициент прироста изолированной популяции:

r=b - d

Различают максимальную мгновенную скорость прироста популяции rmax и фактическую скорость увеличения популяции ra. При воображаемых идеальных условиях, когда рождаемость максимальна, а смертность минимальна, ra достигает наибольшей величины - rmax.

Если бы скорость прироста оставалась постоянной, то рост численности популяции происходил по экспоненте:

dN/dt=rN;

Nt=N0ert.

Здесь Nt - численность  популяции в момент времени t, N0 - начальная численность численность  популяции, r - скорость прироста (в расчете  на одну особь), а e - основание натурального логарифма. Такая экспоненциальная зависимость изображена на рисунке ниже красной линией и носит название биотического потенциала, так как, как правило, она отражает лишь ту потенциальную численность, которую бы могла иметь популяция в случае отсутствия различных ограничивающих ее рост факторов.

 

Поэтому в естетсвенных условиях обычно наблюдается иная зависимость  численность популяции от времени. Это зависимость описывается S-образной логистической кривой (она изображена на графике зеленой линией). По достижении какого-то предела график выходит на плато, численность стабилизируется и испытывает только сезонные и разногодичные флуктуации, связанные с изменением погодных условий, численности других популяций (являющихся хищниками или, наоборот, пищевыми ресурсами по отношению к данной популяции) и другими внешними факторами.

Что касается математического  выражения этой зависимости, то она  отличается от экспоненциальной наличием корректирующего фактора: (К-N)/K, где K - максимально возможная в данных условиях численность популяции. K называется также емкостью среды, а область на графике между кривой биотического потенциала и логистической кривой - давлением среды. Соответственно, уравнение для этой зависимости с учетом крректирующего фактора будет выглядеть так:

dN/dt=rN[(K-N)/K].

Наличие определенной емкости среды, ограничивающей рост популяции, является важной экологической закономерностью. Устойчивое существование всего биотического сообщества связано с существованием механизмов, регулирующих численность составляющих сообщество популяций. В экологии известно не мало примеров, когда нарушение этих механизмов (например, интродукция видов в экосистемы, где у них нет естественных врагов) приводило к плачевным последствиям.

Хочется особо  сказать о человеческой популяции. Споры о существовании "пределов роста" и емкости среды применительно к человечеству не утихают до сих пор. Оптимисты уверяют, что человечество может увеличиваться в численности до бесконечности: вот изобретем, как получать еду из пыли путем перегруппировки атомов, расселимся по другим планетам. Пессимисты предсказывают скорый коллапс: как только численность человеческой популяции превысит критический уровень. В оценке этого "критического" уровня и скорости приближения к нему эксперты также расходятся.

О стратегиях выживания человечества мы будем говорить в одном из уроков по глобальной экологии. Однако сейчас хочется отметить, что, на мой, возможно субъективный, взгляд, упование на колонизацию других планет, новые технологии и прочее - позиция неконструктивная и во многом утопичная. В определении емкости среды для человечества необходимо исходить из существующих реалий и общеэкологических закономерностей, о которых мы будем говорить в последующих уроках.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

На основании  изученного и вышеизложенного можно отметить, что на сегодняшний день в мире существует много экологических проблем, начиная от исчезновения некоторых видов растений и животных, заканчивая угрозой вырождения человеческой расы. Актуальность этих проблем обусловлена тем, что масштабы опасности носят угрожающий характер, решение которых требует неотложных совместных усилий международных организаций, государств, регионов, общественности.

Пути решения  экологических проблем

Во многих странах  проблема экологии стоит на первом месте, где принимаются экстренные меры как:

- усилить внимание  к вопросам охраны природы  и обеспечения рационального  использования природных ресурсов;

- установить  систематический контроль за  использованием предприятиями и  организациями земель, вод, лесов,  недр и других природных богатств;

- усилить внимание  к вопросам по предотвращению  загрязнений и засоления почв, поверхностных, и подземных вод;

- уделять большое  внимание сохранению водоохранных  и защитных функций лесов, сохранению  и воспроизводству растительного  и животного мира, предотвращению загрязнения атмосферного воздуха;

- усилить борьбу  с производственным и бытовым  шумом.

Необходимо  выделить, что кроме этого принимаются  такие меры, как:

- обеспечение  организации производства нового, более совершенного оборудования  и аппаратуры для очистки промышленных выбросов в атмосферу от вредных газов, пыли, сажи и других веществ ;

- проведение  соответствующих научных исследований  и опытно-конструкторской работ  по созданию более совершенной  аппаратуры и оборудования для  защиты атмосферного воздуха от загрязнения промышленными выбросами;

- осуществление  на предприятиях, в организациях  и учреждениях шефмонтажа и  наладки газоочистного и пылеулавливающего  оборудования и аппаратуры;

- осуществление  государственного контроля за  работой газоочистных и пылеулавливающих установок на промышленных предприятиях.

Популяция - это совокупность особей одного вида, имеющих общий генофонд и населяющих определенное пространство, с относительно однородными условиями обитания.

Динамика численность  популяции и ее структура (возрастной, половой состав) являются ее важнейшими характеристиками. Знание типа роста популяции и ее структуры, как мы увидем ниже, имеет важное экологическое значение. Кроме того, динамика численности популяции является излюбленным объектом для создания разнообразных математических моделей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список литературы

1. Власов А:Г. Пожарная и экологическая опасность твердых бытовых отходов (на примере Московской области): Автореф. дис. канд. техн. наук. - М.: Академия ГПС. - 2001.
2. Гарин В.М., Кленова И.А., Колесникова В.И. Экология для технических вузов: Феникс, 2001. - 384 с.
3. Горелов А.А. Экология: Учебник. – М.: Изд. цент «Академия», 2007. – 399 с.
4. Горелов А.А. Экология: Уч. пособие. – М.: Юрайт-М, 2001. – 312 с.
5. Грозин А.Н. Основы общей экологии: уч. пособие. – Екатеринбург: Издательство ГОУ ВПО Уральский институт ГПС МЧС России, 2008. – 47 с.
6. Денисов В.В. Экология: Уч. пособие. – Ростов-на-Дону: Центр Март, 2002. – 640 с.
7. Ерофеев Б.В. Экологическое право России: Учебник. – М., ООО «Профобразование», 2003. – 656 с.
8. Залесов С.В. Лесная пирология: Уч. пособие. – Урал.гос.лесотехн.акад. Екатеринбург, 1998. - 296 с.
9. Исаева Л.К. Экология пожаров, техногенных и природных катастроф. - М.: Академия ГПС МВД России: Учебное пособие, - 2001.
10. Исаева Л.К. Пожары и окружающая среда. – М.: Изд. Дом «Калан». - 2001.
11. Исаева Л.К. Экологические последствия пожаров. Дис. в виде научного доклада. д-ра техн. наук. - М.: Академия ГПС, - 2001.
12. Коробкин В.И., Передельсий Л.В. Экология: Учебник. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. – 563 с.
13. Маврищев В.В.Основы общей экологии: Уч. пособие. – Мн: Выш. Шк., 2000. -317 с.
14. Экологическая экспертиза выпускной квалификационной работы: Метод. рекомендации) / Сост. Грозин А.Н. – Екатеринбург: Издательство ГОУ ВПО Уральский институт ГПС МЧС России, - 2009. – 17 с.
15. Словарь-справочник / Сост. Грозин А.Н. – Екатеринбург.: УрИ ГПС МЧС России, 2006. – 109 с.